頂級學(xué)術(shù)期刊《Science》以“The Cancer Immunotherapy Revolution”為主題，以封面及特刊的形式聚焦腫瘤免疫治療。其中特刊文章包括CAR-T細(xì)胞治療先驅(qū)Carl June教授的一篇綜述。

過繼性T細(xì)胞轉(zhuǎn)移(adoptive T-cell transfer，ACT)作為輸血醫(yī)學(xué)的一個(gè)新領(lǐng)域，涉及淋巴細(xì)胞的回輸以介導(dǎo)抗腫瘤、抗病毒或抗炎作用。目前，該領(lǐng)域已經(jīng)從臨床前模型中的一種有前景的免疫腫瘤學(xué)迅速發(fā)展為批準(zhǔn)上市的嵌合抗原受體(CAR)T細(xì)胞產(chǎn)品，用于治療白血病和淋巴瘤。Carl June博士的這篇綜述描述了CAR-T進(jìn)入主流腫瘤學(xué)面臨的機(jī)遇和挑戰(zhàn)，其中重點(diǎn)關(guān)注過去幾年出現(xiàn)的挑戰(zhàn)。

通過將復(fù)雜的離體培養(yǎng)和細(xì)胞工程方法應(yīng)用于過繼性T細(xì)胞轉(zhuǎn)移(ACT)，研究人員已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了其治療難治性癌癥的持久臨床反應(yīng)，揭示了ACT的能力和潛力。在引人注目的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)上，美國食品和藥物管理局(FDA)已經(jīng)批準(zhǔn)了兩款以CD19為靶點(diǎn)的CAR-T細(xì)胞產(chǎn)品，用于治療難治性前B細(xì)胞急性淋巴細(xì)胞白血病和彌漫性大B細(xì)胞淋巴瘤。該綜述集中探討了：

通用CAR-T細(xì)胞的前景

CAR-T細(xì)胞療法在實(shí)體瘤中的應(yīng)用

CAR-T細(xì)胞療法在應(yīng)用和商業(yè)化方面出現(xiàn)的差異

針對癌癥治療開發(fā)的三種形式ACT，包括：腫瘤浸潤淋巴細(xì)胞(TIL)、T細(xì)胞受體(TCR)T細(xì)胞和CAR-T細(xì)胞。其中TIL在多個(gè)臨床試驗(yàn)中，已經(jīng)顯示出誘導(dǎo)轉(zhuǎn)移性黑素瘤患者的持久完全反應(yīng)。數(shù)據(jù)顯示，TIL治療的基本原理已經(jīng)證實(shí)，其能夠靶向黑色素瘤中的新抗原。類似地，基因轉(zhuǎn)移技術(shù)已被用于外周血T淋巴細(xì)胞以產(chǎn)生具有TCR或CAR的細(xì)胞。很多制藥和生物技術(shù)公司正在將這些不同形式的ACT進(jìn)行商業(yè)化。

基因工程T細(xì)胞

TCR與CAR-T細(xì)胞免疫治療

TCRs利用α和β肽鏈構(gòu)成的異元二聚體(heterodimer)來識別由主要組織相容性復(fù)合體(major histocompatibility complex，MHC)呈現(xiàn)在細(xì)胞表面的多肽片段。臨床中使用的第一種TCR -T細(xì)胞癌癥免疫療法是針對的適應(yīng)癥是轉(zhuǎn)移性黑素瘤，使用TCR結(jié)合來自黑素細(xì)胞分化抗原的人淋巴細(xì)胞抗原A2(HLA-A2)肽。

隨后，研究人員開發(fā)了針對MART-1(由T細(xì)胞1識別的黑素瘤抗原)表位的更高親和力的TCR，目的是通過降低MART-1表達(dá)來增強(qiáng)其對惡性細(xì)胞的識別。盡管研究機(jī)構(gòu)證實(shí)了改善的響應(yīng)率，但不可避免的是其對正常黑素細(xì)胞的殺傷，超過一半的患者在治療過程中經(jīng)歷了on-target/off-tumor毒性。同時(shí)，進(jìn)一步突出了靶向癌睪丸抗原MAGE-A3的TCRs相關(guān)的致死性神經(jīng)毒性和心臟毒性的挑戰(zhàn)。

然而，用表達(dá)對HLA-A2限制性肽特異性的親和力增強(qiáng)的TCR的T細(xì)胞靶向癌睪丸抗原NY-ESO-1產(chǎn)生臨床效力的證據(jù)，并沒有觀察到顯著的毒性。工程化的NY-ESO-1 T細(xì)胞正在進(jìn)行晚期臨床試驗(yàn)評估(NCT01343043，clinicaltrials.gov)，或許針對特定腫瘤新抗原特異性的TCR開發(fā)的TCR-T細(xì)胞治療比靶向腫瘤特異共有抗原更安全(還沒有經(jīng)過臨床測試)。

而相比較來說，CAR克服了工程化TCR的某些局限性，例如對MHC表達(dá)，MHC特性和共刺激的需要。由Kuwana和Eshhar領(lǐng)導(dǎo)的小組首次表明了，這些類型的合成受體分子能夠通過T細(xì)胞識別MHC非依賴性靶標(biāo)。來自MHC限制的CAR識別的獨(dú)立性賦予了CAR-T細(xì)胞具有基本的抗腫瘤優(yōu)勢，因?yàn)榘┌Y免疫逃逸的主要機(jī)制是腫瘤細(xì)胞中與MHC相關(guān)的抗原呈現(xiàn)丟失。而當(dāng)前CAR-T細(xì)胞的一個(gè)局限性是它們需要靶向腫瘤細(xì)胞表面上的抗原。

B細(xì)胞惡性腫瘤

CAR-T的意外成功

事實(shí)上，使用第一代CAR設(shè)計(jì)的T細(xì)胞療法在針對多種癌癥患者治療的初步臨床試驗(yàn)結(jié)果是令人失望的。但是，在2011年，靶向CD19和編碼共刺激區(qū)的第二代CAR-T細(xì)胞成為癌癥工程化T細(xì)胞治療的主要范式。幾個(gè)主要的特征使CD19成為了近乎理想的治療靶點(diǎn)。它在B細(xì)胞惡性腫瘤中顯示出頻繁且高水平的表達(dá)，是人類正常B細(xì)胞發(fā)育所必需的，且其不在B細(xì)胞譜系之外表達(dá)。

大多數(shù)復(fù)發(fā)性白血病患者在CD19特異性CAR T細(xì)胞治療后達(dá)到完全緩解。但出現(xiàn)了對這種治療的兩種形式的抵抗。在急性白血病患者中，CAR-T細(xì)胞靶向的CD19上抗原表位的缺失似乎是腫瘤逃逸的主要機(jī)制。這類似于由于獲得的抗原呈遞缺陷或基于TCR T細(xì)胞的療法觀察到的抗原損失引起的抗原逃逸機(jī)制。在針對年輕成人和小兒急性白血病患者的國際試驗(yàn)中，CD19陰性復(fù)發(fā)的頻率為28％。尚未報(bào)道CD19缺失是慢性淋巴細(xì)胞白血病(CLL)患者的一種耐藥形式，CLL的耐藥性可能是由于輸注后CAR-T細(xì)胞不能增殖。表2列出了CAR-T細(xì)胞療法在臨床轉(zhuǎn)化治療中需要克服的幾個(gè)重要挑戰(zhàn)。

更廣泛的CAR-T應(yīng)用

CAR-T技術(shù)現(xiàn)在已被證明具有超越CD19的更廣泛的應(yīng)用，其中針對BCMA和CD22的CAR-T細(xì)胞的早期臨床試驗(yàn)分別報(bào)道了在多發(fā)性骨髓瘤和急性成淋巴細(xì)胞性白血病中類似的有效的抗腫瘤活性。然而，BCMA和CD22與CD19一樣，高度局限于B細(xì)胞譜系。

與此同時(shí)，研究人員試圖通過靶向腫瘤相關(guān)抗原的方法來治療實(shí)體瘤也取得了一些進(jìn)展。

其中靶向ERBB2/HER2的CAR T細(xì)胞治療在第一例患者中導(dǎo)致了致命的毒性。通過使用具有基于赫賽汀(Herceptin，曲妥珠單抗)和CD28和4-1BB細(xì)胞內(nèi)信號傳導(dǎo)結(jié)構(gòu)域的高親和力scFV的第三代CAR，發(fā)現(xiàn)該毒性明顯是由識別和殺死在低密度表達(dá)ERBB2的陽性細(xì)胞肺上皮細(xì)胞，引發(fā)肺功能衰竭和大量細(xì)胞因子釋放。較低劑量的具有比基于赫賽汀的CAR更低親和力的scFv的CAR T細(xì)胞在肉瘤患者中已被證實(shí)是安全的，但僅具有適度的臨床活性。

另外，靶向碳酸酐酶IX(CAIX)抗原的第一代CAR-T細(xì)胞在腎細(xì)胞癌中的I期臨床試驗(yàn)中也遇到了意想不到的肝毒性，這是由于CAIX抗原在正常膽道上皮上的低密度表達(dá)所導(dǎo)致的，但在臨床前研究并沒有發(fā)現(xiàn)。在靶向CEACAM5的CAR-T細(xì)胞療法試驗(yàn)中，延遲的呼吸毒性與T細(xì)胞峰值擴(kuò)展一致，這也表明用這種癌癥相關(guān)抗原潛在的on-target/off-tumor毒性。

針對與實(shí)體瘤相關(guān)的其他共享抗原(包括間皮素、癌胚抗原和GD2神經(jīng)節(jié)苷脂)的CAR的臨床試驗(yàn)尚未報(bào)告明顯的毒性；然而，這些試驗(yàn)中觀察到的抗腫瘤活性也很弱。而具有增強(qiáng)的抗腫瘤活性的GD2特異性CAR-T細(xì)胞會(huì)在臨床前模型中誘導(dǎo)致命的神經(jīng)毒性。

另外，靶向白細(xì)胞介素(IL)-13受體α2的CAR-T細(xì)胞局部區(qū)域注射治療多形性成膠質(zhì)細(xì)胞瘤，顯示出了抗腫瘤活性，沒有出現(xiàn)諸如靜脈注射引起的明顯毒性。這表明，針對某些抗原的CAR-T細(xì)胞的直接瘤內(nèi)注射可增強(qiáng)治療性指數(shù)。靶向腫瘤特異性抗原表皮生長因子受體(EGFRvIII)的CAR-T細(xì)胞療法，已經(jīng)證明了安全性，但是在一些接受治療的患者中觀察到了腫瘤內(nèi)的EGFRvIII抗原丟失，這表明有效的治療方法需要靶向多種抗原以防止抗原逃逸。

另外，不容忽視的是，腫瘤微環(huán)境為ACT的成功應(yīng)用提供了額外的障礙，特別是在實(shí)體瘤中。包括免疫檢查點(diǎn)(例如PD-L1，程序性死亡1受體的配體的表達(dá))、腫瘤代謝環(huán)境的改變(例如缺氧或吲哚胺-1-氧化酶和精氨酸酶)、調(diào)節(jié)性T細(xì)胞以及抑制性骨髓細(xì)胞。這些都會(huì)在細(xì)胞治療的過程中，表現(xiàn)出適應(yīng)性抗性。

目前，PD-1 / PD-L1單抗與CD19特異性CAR-T細(xì)胞療法組合的臨床試驗(yàn)正在進(jìn)行中(例如NCT02926833，NCT02650999和NCT02706405；clinicaltrials.gov)。除了與其檢查點(diǎn)抑制劑的組合以外，研究人員還在開發(fā)用于破壞這些抑制途徑的替代方法，例如開關(guān)受體或基因編輯。

CAR-T細(xì)胞療法的毒性

接受ACT治療后，T細(xì)胞活化預(yù)期會(huì)出現(xiàn)一定程度的免疫刺激和炎癥反應(yīng)。目前，CD19特異性、BCMA特異性和CD22特異性CAR-T細(xì)胞在臨床應(yīng)用中均觀察到了嚴(yán)重的細(xì)胞因子釋放綜合征(CRS)(圖2)。這種綜合征可能比通常用TIL和TCR治療所觀察到的流感樣綜合征更嚴(yán)重。且CAR-T細(xì)胞相關(guān)CRS的嚴(yán)重性與腫瘤負(fù)荷相關(guān)。在最嚴(yán)重的形式中，CRS與噬血細(xì)胞淋巴組織細(xì)胞增多癥和巨噬細(xì)胞活化綜合征具有許多共同特征。

此外，在CD19和BCMA特異性CAR-T細(xì)胞的不同臨床研究中也報(bào)道了輕微至危及生命的意外神經(jīng)系統(tǒng)并發(fā)癥。其中CD19特異性CAR-T細(xì)胞相關(guān)否認(rèn)神經(jīng)毒性大部分可逆，但目前還不知道由CAR-T細(xì)胞治療引起的腦水腫是CRS的極端表現(xiàn)還是存在單獨(dú)的作用機(jī)制。為支持后者，有證據(jù)表明內(nèi)皮損傷，可能與炎癥細(xì)胞因子有關(guān)，導(dǎo)致神經(jīng)毒性的發(fā)生。事實(shí)上，研究人員對于T細(xì)胞免疫治療介導(dǎo)的CRS和腦水腫的潛在機(jī)制知之甚少，部分原因是由于該領(lǐng)域缺乏信息動(dòng)物模型來研究這些重要的毒性。

通用CAR-T細(xì)胞

盡管ACT是從異基因骨髓移植演變而來，但由于MHC施加的內(nèi)在障礙，ACT策略還是主要集中于自體T細(xì)胞。理論上來說，如果可以消除MHC障礙，就能夠做到同種異體T細(xì)胞治療，相比較于自體T細(xì)胞治療，具有顯著優(yōu)勢。而且源自健康供體的通用CAR-T細(xì)胞有可能克服許多與癌癥治療相關(guān)的免疫缺陷。此外，通用CAR-T細(xì)胞療法的使用可能為簡化工程細(xì)胞制造提供機(jī)會(huì)，甚至能夠獲得更快速和更便宜的“現(xiàn)貨(off the shelf)”ACT產(chǎn)品。

第一項(xiàng)報(bào)道使用基因編輯技術(shù)產(chǎn)生無功能內(nèi)源性TCR的通用CAR-T細(xì)胞的研究是由Torikai等人領(lǐng)導(dǎo)的。最近，一項(xiàng)基于TALEN工程化改造的細(xì)胞試驗(yàn)在兩名患者身上進(jìn)行了測試，結(jié)果證明了現(xiàn)成的CD19特異性通用CAR-T細(xì)胞療法的可行性。但基因通用CAR-T細(xì)胞的植入在兩個(gè)受試者中都受到限制，從而限制了該方法在試點(diǎn)研究中的有效性。

重要的是，在所有MHC I類等位基因上錯(cuò)配的受試者1經(jīng)歷了移植物抗宿主病。盡管由阿侖單抗引起了嚴(yán)重免疫抑制，但自然殺傷(NK)細(xì)胞對MHC I類缺陷細(xì)胞的識別也可能具有一定的局限性。防止通用CAR-T細(xì)胞的NK溶解的一個(gè)有吸引力的策略是插入HLA-E并刪除HLA-A，-B和-C，以阻止了宿主T細(xì)胞殺死通用CAR-T細(xì)胞。鑒于該領(lǐng)域的快速發(fā)展，通用CAR-T細(xì)胞很可能會(huì)被廣泛使用。然而，存在的主要問題是這種方法是否足夠有效地用作獨(dú)立療法，或者作為最終治療的輔助療法，例如干細(xì)胞移植或自體CAR-T細(xì)胞治療。

CAR-T細(xì)胞治療的商業(yè)化

現(xiàn)在全球有超過250個(gè)正在進(jìn)行的CAR-T細(xì)胞臨床試驗(yàn)。值得注意的是，這些試驗(yàn)開展的地理位置存在差異，其中中國和美國都存在轉(zhuǎn)化研究的熱點(diǎn)，而相比較來說，歐洲、日本和南半球開展的臨床試驗(yàn)要少得多(圖4)。當(dāng)然，地理差異的原因可能很復(fù)雜，這與采納和投資新療法的意愿，衛(wèi)生部門的不同監(jiān)管政策以及社會(huì)差異息息相關(guān)。

血液惡性腫瘤患者，特別是CLL和多發(fā)性骨髓瘤患者接受的非固有治療帶來的經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)也面臨挑戰(zhàn)。作為美國最常見的白血病形式，2000年約有100000名CLL患者，而且由于接受的治療方式只能改善生存狀況，并不能達(dá)到治愈的目的。因此給患者和經(jīng)濟(jì)帶來了巨大的經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)，據(jù)估計(jì)，每名患者的終生治療費(fèi)用為604000美元，到2025年，僅美國的CLL管理總費(fèi)用估計(jì)每年就要超過50億美元。

而相比較于傳統(tǒng)療法，CAR-T細(xì)胞治療可能更具成本效益。但高度個(gè)性化的T細(xì)胞治療需要定制的制造工藝，使得成本較高。但隨著工藝的成熟，預(yù)計(jì)成本會(huì)有所下降。

未來的機(jī)會(huì)和應(yīng)用

從幾個(gè)角度來看，針對白血病和淋巴瘤的CAR-T細(xì)胞療法的出現(xiàn)是值得注意的。也許最重要的是，CAR-T是獲得美國FDA批準(zhǔn)的第一種商業(yè)化基因轉(zhuǎn)移療法。

由于CRS和神經(jīng)毒性的風(fēng)險(xiǎn)，CAR-T細(xì)胞在批準(zhǔn)前通過了風(fēng)險(xiǎn)評估，并制定了不良反應(yīng)應(yīng)對策略。與此同時(shí)，FDA要求醫(yī)生完成不良反應(yīng)管理的培訓(xùn)。目前，開發(fā)基于細(xì)胞的治療方法的最大挑戰(zhàn)之一是缺乏臨床前模型來評估這些復(fù)雜的療法在進(jìn)行人體研究之前的安全性和有效性，或者是對早期臨床研究中發(fā)現(xiàn)的安全問題的反應(yīng)。此外，其在治療實(shí)體瘤方面仍然存在許多障礙。

值得一提的是，工程化T細(xì)胞、基因編輯和細(xì)胞制造領(lǐng)域的持續(xù)進(jìn)展有可能將基于T細(xì)胞的療法擴(kuò)大到其他細(xì)胞類型，如誘導(dǎo)多能干細(xì)胞、造血干細(xì)胞和NK細(xì)胞，而且針對的適應(yīng)癥并不僅僅是癌癥，亦或是傳染性疾病、器官移植術(shù)和自身免疫性疾病等。(生物谷世聯(lián)博研Bioexcellence）

小編推薦會(huì)議 2019（第十屆）細(xì)胞治療國際研討會(huì)

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